化工分离工程

课程编码：081701M05001H 英文名称：Chemical Separation Engineering 课时：50 学分：3.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：王勇等

本课程为化学工艺专业、化学工程专业硕士研究生的专业基础课，是学生具备了物理化学、化工原理、化工热力学等技术基础知识后的一门专业主干课。化工分离工程是研究过程工业中物质分离和纯化的工程技术学科。本课程讲授化工传质与分离的原理和应用，以及化工分离过程中的一些主要分离单元操作和分离工程领域的研究进展。通过本课程的学习，学生应掌握各种常用分离过程的基本理论、操作特点，简便和严格的计算方法和过程强化手段，对新型分离技术有一定的了解。

物理化学，化工原理，化工热力学

无

第1章 绪论
（1）主要内容
分离操作在化工生产中的重要性；传质分离过程的分类和特征；本课程的任务和内容。
（2）基本要求
了解分离操作在化工生产中的重要性；掌握传质分离过程的分类和特征；了解本课程的任务和内容。
第2章 气液传质分离过程
（1）主要内容
设计变量；多组分精馏过程；萃取精馏和共沸精馏；反应精馏；加盐精馏；汽-液相平衡；吸收和解吸过程；多组分吸收和解吸的简捷计算法；化学吸收。平衡级的理论模型；逐板计算法；三对角线矩阵法。
（2）基本要求
掌握单元的设计变量、装置的设计变量；了解多组分精馏过程分析，掌握最小回流比、最少理论板数和组分分配、实际回流比和理论板；掌握萃取精馏的基本原理，过程分析与计算；掌握共沸物的特性和共沸组成的计算，二元非均相共沸物的精馏；了解多元共沸精馏过程。
了解吸收和蒸出过程流程，多组分吸收和蒸出过程分析。掌握多组分吸收和蒸出简捷计算法。了解化学吸收计算。掌握平衡级的理论建立模型；掌握逐板计算法；掌握三对角线矩阵方程的托玛斯法、泡点法。

第3章 液液传质分离过程
（1）主要内容
萃取过程与萃取剂；液液萃取过程的计算；其它萃取技术。
（2）基本要求
掌握萃取过程特点、流程和萃取剂；了解逆流微分逆流萃取计算；掌握超临界流体萃取的原理、特点和萃取剂并了解其应用，了解反胶团的特性、反胶团萃取过程及应用，了解双水相萃取的原理、特点和应用。
第4章 膜分离
（1）主要内容
膜分离概述；微滤、超滤、纳滤和反渗透；其它膜分离过程。
（2）基本要求
了解膜分离技术的发展历史，掌握膜的概念和膜材料的类型及其选择，掌握膜性能的表示方法和膜组件的类型和结构；掌握微滤、超滤、纳滤和反渗透的基本概念、分离机理、过程特点及其应用实例，了解浓差极化和膜污染概念及其防治方法；掌握气体膜分离的膜材料和膜结构特性及其分离机理；掌握渗透蒸发过程的基本原理和传递机理；了解电渗析基本原理并了解其传递过程以及离子交换膜的特性；了解液膜组成、结构和分类以及液膜分离的传质机理和分离过程流程；掌握膜反应器的概念、特性和应用。
第5章 结晶分离
（1）主要内容
结晶的基本概念和理论；结晶过程与设备。
（2）基本要求
掌握晶体和结晶过程的基本概念；掌握溶解度的基本概念，掌握结晶机理和动力学，掌握结晶粒数衡算和粒度分布的概念并了解其计算；了解熔融结晶过程的基本概念；了解溶液结晶过程类型和结晶设备。
第6章 吸附分离
（1）主要内容
吸附平衡；吸附动力学和传递；吸附分离过程。
（2）基本要求
掌握吸附过程基本概念和常用吸附剂；掌握气相吸附和液相吸附的基本理论和吸附等温方程；掌握吸附机理以及外扩散传质过程和内扩散传质过程的速率计算方法；掌握吸附生产工艺。
第7章 新型分离技术
（一）主要内容
介绍最新化工分离技术进展。
（二）基本要求
了解最新化工分离技术的现状和进展，对于新型分离技术的原理和应用有全面的了解。

课堂报告：
选择部分选课学生进行相关研究方向的课程报告，通过课堂讨论和讲解，通过问题讲解与讨论，建立问题导向式教学模式，每个学生针对自己的学科背景进行提问和分享认知、分享理解。
教学重点与难点
化工分离技术种类很多，是热力学、传递原理、新材料、物理化学等多种学科的交叉，所需教师的知识面较宽，清晰的剖析各种主要分离技术的原理、技术及工程应用是主要难点。同时分离过程也涉及较多的过程工程计算，对于学生的数学计算能力和模型建立也有较高的要求。

学时分配与进度计划
第一章3学时，第二章 9学时，第三章6学时，第四章9学时，
第五章6学时，第六章9学时，第七章6学时。
考试：2学时，开卷。
课程合计50学时。

[1] 刘家祺，《传质分离过程》 [M]. 北京：高等教育出版社，2005
[2] 陈洪钫,《化工分离过程》 [M]. 北京：化学工业出版社，1995年，
[3] J. D. Seader,《Separation Process Principles》[M].Wiley， 2011

王勇，工学博士，研究员，博士生导师。2011年于获得中国科学院过程工程研究所化学工艺专业博士学位，2011至2012年在河北科技大学化学与制药工程学院任教，2013年赴澳大利亚墨尔本大学化学与生物分子工程系进行博士后研究，博士后合作导师为澳大利亚工程院院士、国际溶剂萃取协会前主席Geoff Stevens教授。主要研究领域为化学分离过程与工程，具体包括溶剂萃取设备（萃取塔）的模拟计算、设备设计及工艺开发，主要应用领域为溶剂萃取技术在核工业、石油化工、天然产物分离、制药行业、工业废水处理等。在Chem. Eng. Sci.、Ind. Eng.Chem.Res.等业内主流期刊上发表论文40余篇、撰写工业报告十余篇。

李望良，工学博士，研究员，博士生导师。2007年于获得中国科学院过程工程研究所化学工艺专业博士学位，之后留所工作任助理研究员，2010年任副研究员，2010至2011年新加坡南洋理工大学访问学者，2013-2017年赴新加坡国立大学进行博士后研究，博士后合作导师为新加坡国立大学化工学院Tong Yen Wah教授。主要研究领域为清洁能源过程工程，具体包括生物能源高效转化的工艺设计及开发、乳化油水高效分离技术、高效吸附分离等。在Applied Energy、Fuels、Energy、Energy & Fuels、Separation Purification Technology、AIChE Journal、Ind. Eng. Chem. Res.等业内主流期刊上发表论文80余篇，申请发明专利20余项

杨良嵘，博士，副研究员。2005年毕业于清华大学化工系，2010年毕业于中国科学院过程工程研究所，获博士学位后留所工作，2013年晋升为副研究员，2014年获李氏基金资助赴美国麻省理工MIT做访问学者。　　研究方向为新型绿色分离工艺与新型分离材料，外场强化反应分离技术等，应用于生物领域蛋白、天然产物、发酵产品、资源领域金属离子以及催化剂材料等高值产品生产。主持及参加多个国家自然科学基金、科技委专项、973课题、企业开发项目的研究。2017获中国化学会青年化学奖；2014获国家技术发明二等奖(第三完成人)；2011获石化联合会科技进步一等奖(第三完成人)；发表论文62篇(第一/通讯32篇,2篇ESI高引论文)，SCI收录49篇。